CN108005695A - 用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置及方法 - Google Patents

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杨贵阳
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Abstract

本发明涉及用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置，包括履带式行走系统、设置在履带式行走系统上的桁架支撑架、设置在桁架支撑架上的斜向液压支撑千斤顶、用于控制履带式行走系统行走移动和用于控制斜向液压支撑千斤顶伸缩运动的自动化控制系统、及钢支撑板；钢支撑板为开口向下的弧形结构且由若干个子钢板依次铰接组合而成，钢支撑板罩在桁架支撑架上，桁架支撑架的两侧及上部分别设置有若干个斜向液压支撑千斤顶，各斜向液压支撑千斤顶的伸缩端分别铰接于钢支撑板对应的子钢板内侧壁上。本发明还涉及快速支撑装置的快速支撑方法。本发明能够利用斜向液压支撑千斤顶驱动钢支撑板对隧道软弱围岩段的大变形初期支护实现快速临时支撑。

Description

用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置及方法
技术领域
本发明涉及隧道技术领域，具体是涉及用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置，还涉及了该快速支撑装置的快速支撑方法。
背景技术
在隧道施工过程中，当进入稳定性较差的软弱围岩段时，为抑制围岩变形、保证隧道的施工安全，设计工程师会在此段落内设计钢拱架以增加初期支护的整体刚度，确保围岩的稳定性，防止坍塌。
但隧道在施工过程中，往往一次开挖长度为2-3榀拱架的距离，而钢拱架是一榀榀安装，存在滞后情况；同时隧道的下导和仰拱也是滞后的。在这种情况下，如遇地质水文条件复杂、围岩自稳性差的不良地段，上述的工作效率和方法将使得裸露的围岩长期暴露在空气中，加速了围岩劣化，诱发了隧道围岩的快速变形，给隧道施工带来了极大的安全隐患。同时，隧道下导和仰拱的开挖会再次扰动围岩，倘若边墙和仰拱拱架安装或围岩加固处置不及时，围岩变形将持续恶化，这种恶化现象在隧道拱部范围内最为明显和严重，最终可能导致隧道拱部掉块和塌方等安全事故的发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置，实现对隧道软弱围岩段的快速临时支撑。同时，本发明还要解决的技术问题是提供了该快速支撑装置的快速支撑方法。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置，包括履带式行走系统、设置在履带式行走系统上的桁架支撑架、设置在桁架支撑架上的斜向液压支撑千斤顶、用于控制履带式行走系统行走移动和用于控制斜向液压支撑千斤顶伸缩运动的自动化控制系统、及钢支撑板；
钢支撑板为开口向下的弧形结构且由若干个子钢板依次铰接组合而成，钢支撑板罩在桁架支撑架上，桁架支撑架的两侧及上部分别设置有若干个斜向液压支撑千斤顶，各斜向液压支撑千斤顶的伸缩端分别铰接于钢支撑板对应的子钢板内侧壁上。
在上述技术方案基础上，所述履带式行走系统上固定有一层桁架基架，该桁架基架顶端均匀固定有若干个由同一同步驱动油缸驱动的竖向液压千斤顶，竖向液压千斤顶的顶部伸缩端固定连接于桁架支撑架底端且桁架支撑架在竖向液压千斤顶的伸缩驱动下实现竖直升降运动。
用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑方法，包括有如上述所述的快速支撑装置，还包括以下的操作步骤：
步骤（1），当需要对隧道软弱围岩段的大变形初期支护进行临时支撑时，利用自动化控制系统操控履带式行走系统移动至指定位置处停下；
步骤（2），根据隧道软弱围岩段洞室的横向和竖向尺寸参数，利用自动化控制系统操控桁架支撑架两侧及上部的各斜向液压支撑千斤顶伸长一定距离，顶起钢支撑板的各子钢板，使钢支撑板整体与隧道软弱围岩侧壁相贴合起到支撑作用。
在上述技术方案基础上，所述履带式行走系统上固定有一层桁架基架，该桁架基架顶端均匀固定有若干个由同一同步驱动油缸驱动的竖向液压千斤顶，竖向液压千斤顶的顶部伸缩端固定连接于桁架支撑架底端且桁架支撑架在竖向液压千斤顶的伸缩驱动下实现竖直升降运动；
且在上述操作步骤（2）前，根据隧道软弱围岩段洞室的竖向尺寸参数，先利用自动化控制系统操控同步驱动油缸驱动各竖向液压千斤顶同步伸长一定距离以举起桁架支撑架至一定高度，然后再操控各斜向支撑液压千斤按照上述步骤（2）顶起钢支撑板，使钢支撑板整体与隧道软弱围岩侧壁相贴合起到支撑作用。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明提供的快速支撑装置，能够利用斜向液压支撑千斤顶驱动钢支撑板对隧道软弱围岩段的大变形初期支护进行临时支撑；同时，利用自动化控制系统实现履带式行走系统自动行走、斜向液压支撑千斤顶自动伸缩，实现自动化操作、使得操作更加快捷、更加安全，能够在不影响隧道任何施工工序的情况下，为隧道的仰拱跟进和围岩的处理加固争取了宝贵的时间，节省了大量的人力、物力和财力，为隧道按期保质保量的交付使用提供了支持。
附图说明
图1为本发明快速支撑装置的结构示意图；
图中标号为：1-履带式行走系统，2-桁架基架，3-竖向液压千斤顶，4-桁架支撑架，5-钢支撑板，51-子钢板，6-斜向液压支撑千斤顶，7-自动化控制系统，8-同步驱动油缸。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1可知，用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置，包括履带式行走系统1、设置在履带式行走系统1上的桁架支撑架4、设置在桁架支撑架4上的斜向液压支撑千斤顶6、用于控制履带式行走系统1行走移动和用于控制斜向液压支撑千斤顶6伸缩运动的自动化控制系统7、及钢支撑板5。其中的履带式行走系统1、自动化控制系统7的结构原理均是现有知识，此处不再详述。
其中，履带式行走系统1上固定有一层桁架基架2，该桁架基架2顶端均匀固定有若干个由同一同步驱动油缸8驱动的竖向液压千斤顶3，竖向液压千斤顶3的顶部伸缩端固定连接于桁架支撑架4底端且桁架支撑架4在竖向液压千斤顶3的伸缩驱动下实现竖直升降运动。
其中，钢支撑板5为开口向下的弧形结构且由若干个子钢板51依次铰接组合而成，钢支撑板5罩在桁架支撑架4上，桁架支撑架4的两侧及上部分别设置有若干个斜向液压支撑千斤顶6，各斜向液压支撑千斤顶6的伸缩端分别铰接于钢支撑板5对应的子钢板51内侧壁上。
本发明提供的快速支撑装置，能够利用斜向液压支撑千斤顶6驱动钢支撑板5对隧道软弱围岩段的大变形初期支护进行临时支撑；同时，利用自动化控制系统7实现履带式行走系统1自动行走、斜向液压支撑千斤顶6自动伸缩，实现自动化操作、使得操作更加快捷、更加安全，能够在不影响隧道任何施工工序的情况下，为隧道的仰拱跟进和围岩的处理加固争取了宝贵的时间，节省了大量的人力、物力和财力，为隧道按期保质保量的交付使用提供了支持。
具体的用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑方法，包括以下的操作步骤：
步骤（1），当需要对隧道软弱围岩段的大变形初期支护进行临时支撑时，利用自动化控制系统7操控履带式行走系统1移动至指定位置处停下；
步骤（2），根据隧道软弱围岩段洞室的竖向尺寸参数，先利用自动化控制系统7操控同步驱动油缸8驱动各竖向液压千斤顶3同步伸长一定距离以举起桁架支撑架4至一定高度，使钢支撑板5与软弱围岩段洞室内侧壁相贴近；
步骤（3），根据隧道软弱围岩段洞室的横向和竖向尺寸参数，利用自动化控制系统7操控桁架支撑架4两侧及上部的各斜向液压支撑千斤顶6伸长一定距离，顶起钢支撑板5的各子钢板51，使钢支撑板5整体与隧道软弱围岩侧壁相贴合起到支撑作用。
根据隧道软弱围岩段洞室高度尺寸情况，可以先利用竖向液压千斤顶3驱动桁架支撑架4、钢支撑板5升起，对钢支撑板5的高度位置进行整体调整使其适用隧道软弱围岩段洞室高度；然后再利用斜向液压支撑千斤顶6顶起钢支撑板5移动一定距离实现对钢支撑板5横向和竖向位置的微调，使钢支撑板5与隧道软弱围岩侧壁贴合紧密，起到很好的支撑效果。

Claims (4)

1.用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置，其特征在于：包括履带式行走系统、设置在履带式行走系统上的桁架支撑架、设置在桁架支撑架上的斜向液压支撑千斤顶、用于控制履带式行走系统行走移动和用于控制斜向液压支撑千斤顶伸缩运动的自动化控制系统、及钢支撑板；
钢支撑板为开口向下的弧形结构且由若干个子钢板依次铰接组合而成，钢支撑板罩在桁架支撑架上，桁架支撑架的两侧及上部分别设置有若干个斜向液压支撑千斤顶，各斜向液压支撑千斤顶的伸缩端分别铰接于钢支撑板对应的子钢板内侧壁上。
2.根据权利要求1所述的用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑装置，其特征在于：所述履带式行走系统上固定有一层桁架基架，该桁架基架顶端均匀固定有若干个由同一同步驱动油缸驱动的竖向液压千斤顶，竖向液压千斤顶的顶部伸缩端固定连接于桁架支撑架底端且桁架支撑架在竖向液压千斤顶的伸缩驱动下实现竖直升降运动。
3.用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑方法，其特征在于：包括有如权利要求1所述的快速支撑装置，还包括以下的操作步骤：
步骤（1），当需要对隧道软弱围岩段的大变形初期支护进行临时支撑时，利用自动化控制系统操控履带式行走系统移动至指定位置处停下；
步骤（2），根据隧道软弱围岩段洞室的横向和竖向尺寸参数，利用自动化控制系统操控桁架支撑架两侧及上部的各斜向液压支撑千斤顶伸长一定距离，顶起钢支撑板的各子钢板，使钢支撑板整体与隧道软弱围岩侧壁相贴合起到支撑作用。
4.根据权利要求3所述的用于处治隧道软弱围岩初支大变形的快速支撑方法，其特征在于：所述履带式行走系统上固定有一层桁架基架，该桁架基架顶端均匀固定有若干个由同一同步驱动油缸驱动的竖向液压千斤顶，竖向液压千斤顶的顶部伸缩端固定连接于桁架支撑架底端且桁架支撑架在竖向液压千斤顶的伸缩驱动下实现竖直升降运动；
且在上述操作步骤（2）前，根据隧道软弱围岩段洞室的竖向尺寸参数，先利用自动化控制系统操控同步驱动油缸驱动各竖向液压千斤顶同步伸长一定距离以举起桁架支撑架至一定高度，然后再操控各斜向支撑液压千斤按照上述步骤（2）顶起钢支撑板，使钢支撑板整体与隧道软弱围岩侧壁相贴合起到支撑作用。
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